專利名稱：：硅膜用cmp研磨液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在形成接觸插塞時使用的硅膜的CMP(化學(xué)機械研磨，ChemicalmechanicalPolishing)中，可以以少的工序It，得到優(yōu)異的平坦性和晶片面內(nèi)均勻性的硅膜用CMP研磨液。
背景技術(shù)：
：由于半導(dǎo)體元件的高集成化，特別是像DRAM、SRAM這樣的存儲元件，為了使MOS晶體管源才及、漏極和上層布線連接，由自對準方式(self-alignment)形成接觸插塞(contactplug)成為必須。在圖1中，顯示以自對準方式形成接觸孔后，在晶片整面形成有作為導(dǎo)電材的多晶硅膜時的半導(dǎo)體元件的截面示意圖。在圖1中，1表示硅基板，2為門極絕緣膜，3為門極結(jié)構(gòu)。門極結(jié)構(gòu)3成為在導(dǎo)電層上具有絕緣膜的門極帽層4的結(jié)構(gòu)。在門極導(dǎo)電層中使用由金屬硅化物9和多晶硅10組成的2層結(jié)構(gòu)，在門極帽層4中使用氮化硅膜。5為門極隔板，6表示蝕刻終止層，在門極隔板5和蝕刻終止層6中使用氮化硅膜。7表示絕緣膜，在絕緣膜7中使用氧化硅膜或BPSG膜等。通過使用光掩模的干式蝕刻，除去絕緣膜7，來形成接觸孔。8表示作為接觸插塞的導(dǎo)電材的多晶硅膜。為了形成接觸插塞，由CMP除去多晶硅膜8的不要部分，進一步為了防止接觸孔之間的短路，也需要除去一部分門極帽層4。但是，由于在CMP后也需要殘留門極帽層4，因此，構(gòu)成門極帽層4的氮化硅膜的研磨速度不能過快。由此，多晶硅膜和氮化硅膜的研磨速度比，即，多晶硅膜的研磨速度氮化硅膜的研磨速度適宜為5~50:1。用于除去門極帽層4的一部分、完全除去多晶硅膜8的不要部分的過研磨是在露出絕緣膜7的狀態(tài)下進行的。這時，絕緣膜7的研磨速度如果快，則門極帽層4消失，研磨進行到門極導(dǎo)電層，導(dǎo)致裝置成品率或可靠性降低。因此，構(gòu)成絕緣膜7的氧化硅膜的研磨速度需要比構(gòu)成門極帽層4的氮化硅的速度小很多，變得需要幾乎停止CMP。但是，氧化硅膜如果不被完全研磨，反之會損害平坦性。因此，氧化硅膜的研磨速度為氮化硅膜的1/3~1/20是適宜的。圖2顯示CMP后的半導(dǎo)體元件截面圖。在如圖1所示的半導(dǎo)體元件中，多晶硅膜8的膜厚為100-400nm,門極帽層4的膜厚為10~100nm左右。這時，為了用一種研磨液實施CMP,多晶硅膜的研磨速度為100300nm/分鐘，氮化硅膜的研磨速度為5.030nm/分鐘，氧化硅膜的研磨速度為0.33nm/分鐘是適宜的，多晶硅膜和氮化硅膜的研磨速度比，即，多晶硅膜的研磨速度氮化硅膜的研磨速度為5~50:1,氮化硅膜和氧化硅膜的研磨速度比，即，氮化硅膜的研磨速度氧化硅膜的研磨速度為3~20:1是適宜的。但是，在以往的技術(shù)中還沒有相對于多晶硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜，用一種研磨液就可以得到上述研磨速度和研磨速度比的研磨液。因此，需要使用2種研磨液進行2個階段的CMP等方法，工藝成本增大成為大問題。在美國專利申請公開第2006/0105569號說明書中記載有如下方法在多晶硅膜的研磨速度氮化硅膜的研磨速度氧化硅膜的研磨速度為1:1:1~4:1:1的CMP條件下，用1種研磨液進行CMP的方法。但是，該方法中氮化硅膜和氧化硅膜的研磨速度比，即，氮化硅膜的研磨速度氧化硅膜的研磨速度小，是l:l,因此認為氧化硅膜不能成為CMP停止層，難以控制研磨量。的研磨液的方法。該研磨液可以得到多晶硅膜的研磨速度為600nm/分鐘、氧化硅膜的研磨速度為15.2nm/分鐘、氮化硅膜的研磨速度為33.4nm/分鐘。但是，該方法中氮化硅膜和氧化硅膜的研磨速度比，即，氮化硅膜的研磨速度氧化硅膜的研磨速度小，是2.2:1，因此認為氧化硅膜不能成為CMP停止層，難以控制研磨量。在曰本專利第3457144號公報中，公開了使用含堿性有機化合物的多晶硅研磨用組合物的方法。該方法中，雖然多晶硅膜和氧化硅膜的研磨速度比大，但是由于氮化硅膜的研磨速度遲緩，因此，不能用l種研磨液來實施接觸插塞形成的CMR在曰本專利第31卯742號公報中，公開了使用含磷酸的研磨劑來研磨氮化硅膜的方法。該方法中，氮化硅膜的研磨速度為120nm/分鐘、氧化硅膜的研磨速度為15nm/分鐘，雖然氧化硅膜相對于氮化硅膜的研磨速度比十分小，但是多晶硅膜的研磨速度為70nm/分鐘，是慢的。因此，這種情況也不能用l種研磨液實施接觸插塞形成的CMP。#>這樣在以往的技術(shù)中，還沒有得到用1種研磨液就可以實施接觸插塞形成的CMP的CMP研磨液。本發(fā)明的課題為提供一種硅膜用CMP研磨液，可以用1種研磨液來實施用于由自對準方式形成接觸插塞的CMP,進一步提供一種能夠降低半導(dǎo)體元件制造成本的硅膜用CMP研磨液。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種硅膜用CMP研磨液，通過使用陽離子性表面活性劑，來解決上述課題。另外，作為本發(fā)明的另一個方面，涉及一種硅膜用CMP研磨液，其含有研磨粒、陽離子性表面活性劑和水，調(diào)節(jié)pH到最適范圍而成。根據(jù)本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液，對硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜各膜可以以適當?shù)难心ニ俣群脱心ニ俣缺葋磉M行CMP,因此可以用1種研磨液來進行用于半導(dǎo)體元件自對準接觸插塞形成的CMP。由此，可以降低半導(dǎo)體元件的制造成本。圖1為表示CMP前的半導(dǎo)體元件的截面圖。圖2為表示CMP后的半導(dǎo)體元件的截面圖。具體實施例方式以下，詳述有關(guān)發(fā)明的具體實施方式。就本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液來說，作為其一個實施方式，是含有研磨粒、陽離子性表面活性劑和水的研磨液，對多晶硅膜或無定形硅膜等硅膜的CMP是有用的。本發(fā)明中所使用的研磨粒可以舉出二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦和氧化鍺等。在這些研磨粒中優(yōu)選為二氧化硅，特別是膠體二氧化硅，能夠以低成本得到粒徑小的研磨粒，從減少研磨傷痕的角度出發(fā)是優(yōu)選的。由于研磨傷痕的產(chǎn)生使LSI成品率降低，因此，越微細化的LSI對減少研磨傷痕的要求也越嚴格。由此，作為研磨粒的平均粒徑，CMP研磨液制造前的研磨粒二次粒子的平均粒徑優(yōu)選為5~150nm,更優(yōu)選為10~100nm。另夕卜，CMP研磨液制造后的研磨粒二次粒子的平均粒徑優(yōu)選為5~200nm,更優(yōu)選為10~150nm。CMP研磨液制造前后的研磨粒二次粒子的平均粒徑偏離上述范圍時，有容易產(chǎn)生研磨傷痕的可能性。在這里，CMP研磨液制造后是指從CMP研磨液制造起大約經(jīng)過24小時后。另外，研磨粒二次粒子的平均粒徑可以由動態(tài)光散射法來測定。具體地，可以由貝克曼庫爾特儀器制(BeckmanCoulterGmbH)的亞微粒子分析儀N5等進行測定。硅膜用CMP研磨液中的研磨粒的濃度優(yōu)選為0.1~10重量％,更優(yōu)選為0.5~5重量％。所述研磨粒的濃度如果不到0.1重量％，則會有硅膜的研磨速度變緩的傾向，如果超過10重量％，則會有容易產(chǎn)生研磨傷痕的傾向。本發(fā)明中，通過使用陽離子性表面活性劑，可以得到硅膜的高研磨速度、氮化硅膜相對于氧化硅膜的充足的研磨速度比、以及硅膜相對于氮化硅膜的充足的研磨速度比。另外，為了得到這樣的效果，最適pH為6.0-8.0的中性區(qū)域，通過使pH在上述范圍內(nèi)，氮化硅膜的研磨速度變得比氧化硅膜的研磨速度快，氮化硅膜的研磨速度相對于氧化硅膜的研磨速度比變大，變得容易提高氮化硅膜的研磨選捧性。如果pH大于8.0,則硅膜的研磨速度雖然變快，但是，由于氮化硅膜的研磨速度變得比氧化硅膜的研磨速度慢，因此結(jié)果得不到適當?shù)难心ニ俣缺?。如果pH不到6.0,則硅膜的研磨速度變慢，硅膜的研磨速度相對于氮化硅膜的研磨速度比變小。另外，在后面說明有關(guān)各個膜的優(yōu)選研磨速度和優(yōu)選研磨速度比。作為在本發(fā)明中使用的陽離子性表面活性劑，只要是在分子內(nèi)具有帶有親水部分和疏水部分的化學(xué)結(jié)構(gòu)、親水部分在CMP研磨液中成為正離子的表面活性劑，就沒有特別的限制，例如可以舉出脂肪族胺或其鹽、脂肪族銨鹽等。作為上述脂肪族銨鹽，優(yōu)選使用以下述通式(1)表示的化合物。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>.....(1)(式中，R'表示主鏈的碳原子數(shù)為8~18的1價烷基，R"各自獨立地表示1價取代基。)就上述通式(1)表示的脂肪族銨鹽來說，具有作為R1的1價烷基，從硅膜研磨速度和研磨液保存穩(wěn)定性的角度出發(fā)，R'優(yōu)選為主鏈碳原子數(shù)為8~18的1價烷基，更優(yōu)選為主鏈碳原子數(shù)為10~16的1價烷基。如果所述石灰原子數(shù)過小，則會有硅膜的研磨速度變緩的傾向，因此優(yōu)選為8以上，更優(yōu)選為IO以上。如果所述碳原子數(shù)過大，則會有CMP研磨液穩(wěn)定性變差的傾向，因此優(yōu)選為18以下，更優(yōu)選為16以下。在上述通式(1)中的X,只要能夠形成與陽離子部分相對應(yīng)的陰離子，就沒有特別限制，例如可以舉出Cl、Br、N03、CH3COO、OH等。另外，上述通式(1)表示的脂肪族銨鹽只要能夠最終在CMP研磨液中成為以通式(1)表示的化合物即可，可以通過將在CMP研磨液中成為[R(R、]+的物質(zhì)和成為X-的物質(zhì)在水中混合而得到。^使用1^象四乙基氫氧化銨這樣的不具有長鏈烷基的季銨鹽時，特別是在pH為6.0~8.0的中性區(qū)域，硅膜的研磨速度變慢，氧化硅膜的研磨速度變快。就上述通式(1)表示的脂肪族銨鹽來說，從硅膜的研磨速度、硅膜相對于氮化硅膜的研磨速度比、氮化硅膜相對于氧化硅膜的研磨速度比的角度出發(fā)，更優(yōu)選112為曱基的下述通式(2)表示的烷基三曱基銨。+X—.....(2)n2n+l33(式中，n為8~18的整數(shù)。)另外，作為以上述通式(1)表示的脂肪族銨鹽，優(yōu)選使用R'是主鏈碳原子數(shù)為8~18的1價烷基、RS中的一個與R'相同而其它為曱基的二烷基二曱基銨，或ie的一個為節(jié)基而其它為曱基的烷基二曱基千基銨。作為上述脂肪胺或其鹽，優(yōu)選為單胺、二胺或它們的鹽。作為脂肪族二胺，優(yōu)選使用以下述通式(3)表示的化合物。HN—R3—NH.....(3)22(式中，W表示主鏈碳原子數(shù)為8~18的2價烷基。)另外，作為脂肪族銨的鹽，優(yōu)選以下述通式(4)表示的三甲季銨化合物。((CH)N—R3—N(CH))2+2X—.....(4)3333(式中，113表示主鏈碳原子數(shù)為8~18的2價烷基。)上述通式(3)或(4)表示的化合物，可以得到與通式(1)表示的化合物同等的特性，但從能夠減少CMP研磨液起泡的角度出發(fā)，是優(yōu)異的。在所述通式(3)或(4)中，如果W主鏈碳原子數(shù)過小則會有硅膜的研磨速度變緩的傾向，因此優(yōu)選為8以上，更優(yōu)選為10以上。如果所述石友原子凄t過大，則會有CMP研磨液穩(wěn)定性變差的傾向，因此優(yōu)選為18以下，更優(yōu)選為16以下。所述通式(4)中的X，只要是能夠形成與陽離子部分相對應(yīng)的陰離子，就沒有特別的限定，例如可以舉出Cl、Br、N03、CH3COO、OH等。作為本發(fā)明中使用的陽離子性表面活性劑的具體例子，可以舉出辛基三甲基溴化銨、癸基三曱基溴化銨、月桂基三曱基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三曱基氯化銨、十八烷基三曱基溴化銨等脂肪族銨鹽，辛胺、癸胺、月桂胺、1,8-二氨基辛烷、1，10-二氨基癸烷、1,12-二氨基十二烷、1,14-二氨基十四烷、1,16-二氨基十六烷等脂肪族胺，辛基三曱季銨氯化物、癸基三曱季銨溴化物、十二烷基三曱季銨溴化物、十四烷基三曱季銨氯化物、十六烷基三甲季銨氯化物等三甲季銨化合物等。硅膜用CMP研磨液中的陽離子性表面活性劑的濃度優(yōu)選為1~1000ppm,更優(yōu)選為5~500ppm(ppm全部為重量換算)。所述陽離子性表面活性劑的濃度不到lppm時，會有硅膜的研磨速度變慢，硅膜的研磨速度相對于氮化硅膜的研磨速度比降低的傾向，超過1000ppm時，會有產(chǎn)生研磨粒的凝集，CMP研磨液的保存穩(wěn)定性惡化的傾向。本發(fā)明中，通過添加陽離子性表面活性劑，在pH6.08.0的中性區(qū)域內(nèi)，可以達到硅膜的高研磨速度和氧化硅膜的低研磨速度，可以得到適宜的硅膜研磨速度與氮化硅膜研磨速度的比，以及氧化硅膜研磨速度與氮化硅膜研磨速度的比。本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液是研磨粒在水中分散成漿液狀而成。水的混合量相對于所述各種成分的總量為余量。硅膜用CMP研磨液的pH為6.0~8.0,優(yōu)選為6.2~7.8。本發(fā)明的石圭膜用CMP研磨液在pH為6.0~8.0的區(qū)域中，pH越低，氮化硅膜研磨速度變得越快，相反地，硅膜的研磨速度和氧化硅膜的研磨速度的變化小。由此，通過調(diào)節(jié)pH,可以容易地調(diào)節(jié)各研磨膜的研磨速度比。所述硅膜用CMP研磨液的pH不到6.0時，硅膜的研磨速度變慢，而氮化硅膜的研磨速度變快，因此得不到適宜的研磨速度比。所述pH超過8.0時，氮化硅膜的研磨速度變得比氧化硅膜的研磨速度慢，得不到適宜的研磨速度比。CMP研磨液的pH可以通過使用pH測量儀來測定。對于硅膜用CMP研磨液的pH調(diào)節(jié)，可以根據(jù)需要使用適宜的酸、堿。作為酸，沒有特別的限制，可以使用鹽酸、硝酸、硫酸等無機酸，乙二酸、醋酸、蘋果酸等有機酸。作為堿，也沒有特別的限制，可以使用氨、胺、季銨堿、氫氧化鉀等。所述酸或堿的混合量可以適宜地選擇，通常相對于硅膜用CMP研磨液為1~1000ppm。就上述專利第3457144號公報中公開的含有石咸性有機化合物的研磨液來說，雖然可以得到硅膜的高研磨速度和氧化硅膜的低研磨速度，但是pH如果不到6.0，硅膜的研磨速度變慢，pH如果超過8，氮化硅膜的研磨速度變慢，得不到適宜的研磨速度比。本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液，由于陽離子性表面活性劑和用于pH調(diào)節(jié)用途而使用的酸或堿的添加量是微量的，因此不容易產(chǎn)生研磨粒的凝集，保持穩(wěn)定性優(yōu)異。另外，本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液，即使?jié)饪sCMP研磨液的成分也是穩(wěn)定的，因此也可以采用在使用時進行稀釋來使用的方法。由此，可以進一步降低CMP研磨液的成本。在由自對準方式形成接觸插塞時的硅膜CMP工序中，需要根據(jù)硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜的各膜厚度，來調(diào)節(jié)研磨條件以得到各膜的適宜研磨速度和研磨速度比。但是，認為各膜的研磨速度根據(jù)膜質(zhì)、研磨墊種類、研磨裝置種類等各種各樣的因素而變化。相對于這些因素，由于能夠通過研磨壓力或研磨平臺的旋轉(zhuǎn)數(shù)等研磨條件來調(diào)節(jié)的范圍受到限制，因此，僅通過研磨條件的優(yōu)化，很難得到各膜的適宜研磨速度和研磨速度比。因此，通過CMP研磨液來調(diào)節(jié)研磨速度和研磨速度比是必須的。就本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液來說，通過pH的調(diào)節(jié)，可以在將硅膜的研磨速度和氧化硅膜的研磨速度保持為幾乎恒定的同時，只調(diào)節(jié)氮化硅膜的研磨速度，因此，各膜的研磨速度比的調(diào)節(jié)變得容易，可以容易地達到適宜的研磨速度和研磨速度比。然后，說明有關(guān)使用本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液時，各膜的適宜研磨速度。硅膜的研磨速度R(pSi)優(yōu)選為100nm/分鐘以上，更優(yōu)選為100~300nm/分鐘，特別優(yōu)選為110250nm/分鐘。如果所述硅膜的研磨速度R(pSi)不到100nm/分鐘，研磨時間變長，因此生產(chǎn)性降低，如果超過300nm/分鐘，則會有由于過度研磨而平坦性惡化的傾向。氮化硅膜的研磨速度R(SiN)優(yōu)選為5.030nm/分鐘，更優(yōu)選為5.0~20nm/分鐘。如果所述氮化硅膜的研磨速度R(SiN)不到5.0nm/分鐘，則有必要增加氮化硅膜的研磨時間，因此會有生產(chǎn)性降低的傾向，如果超過30nm/分鐘，則會有由于過度研磨而平坦性惡化的傾向。氧化硅膜的研磨速度R(Si02)優(yōu)選為0.3~3nm/分鐘，更優(yōu)選為0.3~2.5nm/分鐘。所述氧化硅膜的研磨速度R(Si02)不到0.3nm/分鐘時，由于難于研磨硅膜表面的自然氧化膜，有硅膜的研磨時間變長，降低生產(chǎn)性的傾向，超過3nm/分鐘時，由于過度研磨會有平坦性惡化的傾向。另外，使用本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液時，各膜的適宜研磨速度比優(yōu)選同時滿足下述式(5)和(6)兩者。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>上述式(5)表示硅膜研磨速度相對于氮化硅膜研磨速度的比，R(pSi)/R(SiN)的值優(yōu)選為大于5，更優(yōu)選為大于5且小于等于50，特別優(yōu)選為9以上且50以下。所述R(pSi)/R(SiN)的值為5以下時，為了除去不要的多晶硅膜而進行過研磨時，會有氮化硅膜被過度研磨，平坦性降低的傾向。上述式(6)表示氮化硅膜研磨速度相對于氧化硅膜研磨速度的比，R(SiN)/R(Si02)的值優(yōu)選為大于2，更優(yōu)選為大于2且小于等于20,特別優(yōu)選為2.5以上且20以下。所述R(SiN)/R(Si02)的值為2以下時，會有平坦性惡化的傾向。使用本發(fā)明硅膜用CMP研磨液的CMP研磨方法是使用上述本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液，對形成有含硅膜、氮化硅膜和氧化硅膜的被研磨膜的基板進行研磨。作為研磨對象的被研磨膜為硅膜、氮化硅膜和氧化硅膜，這些各自的膜可以是單層，也可以是疊層。本發(fā)明中硅膜為多晶硅膜或無定形硅膜。作為基板，可以舉出半導(dǎo)體裝置制造中涉及的基板，例如在形成了電路元件和布線圖形的階段的半導(dǎo)體基板、形成了電路元件的階段的半導(dǎo)體基板等半導(dǎo)體基板上形成有絕緣層的基板等。被研磨膜的研磨通過化學(xué)機械研磨來進行，具體是，在將形成有被研磨面的基板按壓在研磨平臺的研磨布(墊)上的狀態(tài)下，一邊供給本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液，一邊相對地移動研磨平臺和基板，從而來研磨被研磨面。作為進行研磨的裝置，例如由研磨布進行研磨時，可以使用具有基座和平臺的一般研磨裝置，該基座能夠保持被研磨的基板，該平臺與可改變旋轉(zhuǎn)數(shù)的發(fā)動機等連接且粘貼有研磨布。例如可以使用應(yīng)用材料公司(AppliedMaterials,Inc.)制的研磨裝置米勒(Mirra)。作為研磨布，可以使用一般的無紡布、發(fā)泡聚氨酯、多孔質(zhì)氟樹脂等，但沒有特別限制。對研磨條件沒有限制，但平臺的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為130rpm以下以使基板不飛出。具有被研磨面的基板向研磨布按壓的壓力(研磨壓力)優(yōu)選為3-60kPa,為了滿足CMP速度的被研磨面內(nèi)均勻性和圖形平坦性，更優(yōu)選為6~40kPa。在進行研磨期間，用泵等連續(xù)地將硅膜用CMP研磨液供給研磨布。硅膜用CMP研磨液的供給量沒有限制，優(yōu)選研磨布的表面經(jīng)常被硅膜用CMP研磨液覆蓋。優(yōu)選將研磨結(jié)束后的基板在流水中充分洗凈后，使用自旋乾燥機等抖落附著在基板上的水滴后，進行干燥。為了將研磨布表面狀態(tài)經(jīng)常保持在同一個狀態(tài)下進行CMP,優(yōu)選在研磨前加入研磨布調(diào)整工序。例如，使用帶有金剛砂、粒子的修整器，用至少含水的液體進行研磨布的調(diào)整。然后，實施本發(fā)明的CMP研磨工序，優(yōu)選進一步加入基板清洗工序。使用本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液進行具有如圖1所示截面的半導(dǎo)體元件的CMP時，多晶硅膜8被研磨后，門極帽層4和絕緣層7露出。之后，進行適當?shù)倪^研磨。使用本發(fā)明的硅膜用CMP研磨液的CMP中，由于多晶硅膜8的研磨速度、門極帽層4的研磨速度、絕緣膜7的研磨速度、多晶硅膜8的研磨速度相對于門極帽層4研磨速度的比、門極帽層4的研磨速度相對于絕緣膜7的研磨速度的比分別是適宜的，因此，如圖2所示，不會露出門極導(dǎo)電層，而可以除去門極帽層4的一部分，可以完全除去不要的多晶硅膜8。因此，通過使用一種研磨液的CMP,就可以得到良好平坦性和^皮研磨面內(nèi)均勻性，半導(dǎo)體元件制造成本的降低、成品率的提高、可靠性的提高是可能的。實施例以下，說明本發(fā)明實施例。本發(fā)明不受這些實施例的限制。實施例1~15實施例1~15為，混合水、膠體二氧化硅和表1或2所示的陽離子性表面活性劑后，添加蘋果酸調(diào)節(jié)成表1或2的pH,制成CMP研磨液。pH用pH測量儀(東亞DKK抹式會社制的型號HM-21P)測定。具體來說，使用標準緩沖液(鄰苯二曱酸鹽pH緩沖液pH:4.01(25°C)、中性磷酸鹽pH緩沖液pH6.86(25°C)、硼酸鹽標準液pH:9.18(25°C))，進行3點沖交正后，在CMP研磨液中》丈入電極，經(jīng)過10分鐘以上，測定穩(wěn)定后的值。CMP研磨液中的膠體二氧化硅的濃度為3重量％。膠體二氧化珪的二次粒子平均粒徑在CMP研磨液制造前為lOnm左右，研磨液制造后為20nrn左右，該平均粒徑在研磨液制造后室溫放置1個月后，幾乎無變化。平均粒徑使用亞微粒子分析儀N5(貝克曼庫爾特儀器公司制)來測定。就CMP研磨液中的陽離子性表面活性劑的濃度來說，實施例1~13為100ppm,實施例14和l5為40ppm(ppm全部為重量換算)。另外，為了使CMP研磨液的pH為表1或2的值而使用的蘋果酸的混合量在CMP研磨液中為5~100ppm之間。使用形成有多晶硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜的以下所示的各晶片，一邊將上述實施例1~15的各CMP研磨液滴到粘貼在平臺上的研磨墊上，一邊在下述所示研磨條件下進行CMP處理。用光干涉膜厚計測定CMP處理前后的各膜厚，從該膜厚差和研磨時間算出研磨速度。其結(jié)果示于表1或2中。晶片作為多晶硅膜的CMP用晶片，使用的是在直徑(d))為8英寸的硅晶片上形成100nm的氧化硅膜后，通過CVD(ChemicalVaporDeposition)形成有500nm的多晶硅膜的晶片。作為氮化硅膜的CMP用晶片，使用的是在直徑(cj))為8英寸的^^晶片上通過CVD形成有200rnn的氮化硅膜的晶片。作為氧化硅膜的CMP用晶片，使用的是在直徑(cb)為8英寸的硅晶片上通過等離子CVD形成有500nm的氧化硅膜的晶片。研磨條件研磨裝置平臺尺寸600nmcb,旋轉(zhuǎn)型研磨墊發(fā)泡聚氨酯樹脂墊片溝槽同心圓狀研磨壓力210hPa晶片基板的旋轉(zhuǎn)數(shù)80min—1研磨平臺的旋轉(zhuǎn)凄史80min"研磨液流量200ml/min研磨時間每個膜1分鐘表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如表1或2所示，實施例1~15的任何一個，在多晶硅膜的研磨速度、氮化硅膜的研磨速度、氧化硅膜的研磨速度、多晶硅膜研磨速度相對于氮化硅膜研磨速度的比、氮化硅膜研磨速度相對于氧化硅膜研磨速度的比方面，都可以得到良好的值。另外，可知如果減小pH則氮化硅膜的研磨速度變慢，因此通過調(diào)節(jié)pH，可以調(diào)節(jié)氮化硅膜的研磨速度。使用BPSG代替氧化硅膜時，雖然研磨速度預(yù)測最大增加到2倍左右，但是從本發(fā)明的結(jié)果來看，即使是使用BPSG的情況，本發(fā)明的CMP研磨液也是可以適用的。比4交例1使用四曱基氫氧化銨代替陽離子性表面活性劑，添加后使CMP研磨液中四曱基氫氧化銨的濃度為100ppm,添加蘋果酸使pH為7.2,除此以外，與實施例同樣地制造CMP研磨液，測定各膜的研磨速度。結(jié)果示于表3中。比專交例2使用四曱基氬氧化銨代替陽離子性表面活性劑，添加后使CMP研磨液中四曱基氫氧化銨的濃度為100ppm,添加蘋果酸使pH為6.9,除此以外，與實施例同樣地制造CMP研磨液，測定各膜的研磨速度。結(jié)果示于表3中。比專交例3使用月桂基三曱基氯化銨作為陽離子性表面活性劑，添加后使CMP研磨液中月桂基三曱基氯化銨的濃度為100ppm,添加蘋果S吏使pH為5.7，除此以外，與實施例同樣地制造CMP研磨液，測定各膜的研磨速度。結(jié)果示于表3中。比舉交例4使用月桂基三甲基氯化銨作為陽離子性表面活性劑，添加后使CMP研磨液中月桂基三曱基氯化銨的濃度為100ppm，添加四曱基氫氧化銨使pH為8.3，除此以外，與實施例同樣地制造CMP研磨液，測定各膜的研磨速度。結(jié)果示于表3中。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如表3所示，不使用陽離子性表面活性劑的比較例1和2，與實施例1-15相比，多晶硅膜的研磨速度變慢，氧化硅膜的研磨速度變快。從這些結(jié)果可知，不使用陽離子性表面活性劑的CMP研磨液不能得到各膜的適宜研磨速度和研磨速度比。CMP研磨液的pH低的比較例3中，多晶硅膜的研磨速度慢，多晶硅膜研磨速度相對于氮化硅膜研磨速度的比不充分。CMP研磨液的pH高的比較例4中，氮化硅膜的研磨速度變得比氧化硅膜的研磨速度慢。從這些結(jié)果可知，CMP研磨液的pH不到6.0或大于8.0時，不能得到3種類型的膜的適宜研磨速度和研磨速度比。權(quán)利要求1.一種硅膜用CMP研磨液，其特征在于，含有研磨粒、陽離子性表面活性劑和水而成，pH為6.0～8.0。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅膜用CMP研磨液，其中，所述陽離子性表面活性劑是從脂肪族胺或其鹽、脂肪族銨鹽中選出的一種以上的物質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅膜用CMP研磨液，其中，所述陽離子性表面活性劑是下述通式(1)表示的脂肪族銨鹽，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>.....(1)式中，Ri表示主鏈石友原子數(shù)為8~18的1價烷基，f各自獨立地表示1價取代基。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的硅膜用CMP研磨液，其中，所述陽離子性表面活性劑是下述通式(2)表示的脂肪族銨鹽，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>.....(2)式中，n為8~18的整凄t。5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的硅膜用CMP研磨液，其中，所述陽離子性表面活性劑是從烷基三曱基銨、二烷基二曱基銨、烷基二曱基節(jié)基銨中選出的一種以上的脂肪族銨鹽。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅膜用CMP研磨液，其中，所述陽離子性表面活性劑是下述通式(3)表示的脂肪族胺<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>.....(3)式中，W表示主鏈碳原子數(shù)為8~18的2價烷基。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅膜用CMP研磨液，其中，所述陽離子性表面活性劑是下述通式(4)表示的脂肪族銨鹽<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>.....(4)式中，W表示主鏈碳原子數(shù)為8~18的2價烷基。8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項所述的硅膜用CMP研磨液，其中，硅膜的研磨速度R(pSi)為100nm/分鐘以上，氮化硅膜的研磨速度R(SiN)為5.0~30nm/分鐘，氧化硅膜的研磨速度R(Si02)為0.3~3nm/分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項所述的硅膜用CMP研磨液，其中，硅膜研磨速度相對于氮化硅膜研磨速度的比即R(pSi)/R(SiN)大于5'并且氮化硅膜研磨速度相對于氧化硅膜研磨速度的比即R(SiN)/R(Si02)大于2。全文摘要本發(fā)明提供一種硅膜用CMP研磨液，其能夠獲得用一種研磨液實施CMP時所需的硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜的研磨速度和研磨速度比，其中該CMP用于由可以降低半導(dǎo)體元件制造成本、提高產(chǎn)品率的自對準方式(self-alignment)來形成接觸插塞(contactplug)，該硅膜用CMP研磨液含有研磨粒、陽離子性表面活性劑和水，pH為6.0～8.0。文檔編號H01L21/02GK101622695SQ20088000620公開日2010年1月6日申請日期2008年2月5日優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日發(fā)明者成田武憲,蘆澤寅之助,西山雅也申請人:日立化成工業(yè)株式會社